´ UCEN ˇ ´I TECHNICKE ´ V BRNE ˇ VYSOKE ˇ ´ICH TECHNOLOGI´I FAKULTA ELEKTROTECHNIKY A KOMUNIKACN ´ ˇ ˇ ´ USTAV AUTOMATIZACE A MERICI TECHNIKY
Akcelerometrov´ a myˇ s
Semestr´aln´ı projekt do pˇredmˇetu Z´aklady robotiky
Vypracovali: Daniel Piˇsi a Ladislav Podiv´ın
Obsah 1 Zad´ an´ı
2
2 Hardwarov´ aˇ c´ ast 2.1 MEMS Akcelerometr ADXL203 . . . . . . . . . 2.2 Nap´ ajec´ı ˇc´ ast . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.2.1 Nap´ ajen´ı jednoˇcipov´eho mikrokontrol´eru 2.2.2 Nap´ ajen´ı analogov´e ˇc´ asti . . . . . . . . . 2.3 Analogov´ a ˇc´ ast . . . . . . . . . . . . . . . . . . ˇ ıdic´ı mikrokontrol´er . . . . . . . . . . . . . . . 2.4 R´
. . . . . .
. . . . . .
. . . . . .
. . . . . .
. . . . . .
. . . . . .
. . . . . .
. . . . . .
. . . . . .
. . . . . .
. . . . . .
. . . . . .
. . . . . .
. . . . . .
. . . . . .
. . . . . .
. . . . . .
. . . . . .
. . . . . .
. . . . . .
. . . . . .
. . . . . .
. . . . . .
. . . . . .
. . . . . .
. . . . . .
. . . . . .
. . . . . .
2 2 2 2 3 3 3
3 Softwarov´ aˇ c´ ast 3.1 Mikrokontrol´er . . . . . . . . . . . 3.1.1 Z´ısk´ an´ı dat z akcelerometru 3.1.2 Zpracov´ an´ı namˇeˇren´ ych dat 3.1.3 Kalibrace . . . . . . . . . . 3.2 Komunikace pˇres USB . . . . . . . 3.3 Osobn´ı poˇc´ıtaˇc . . . . . . . . . . .
. . . . . .
. . . . . .
. . . . . .
. . . . . .
. . . . . .
. . . . . .
. . . . . .
. . . . . .
. . . . . .
. . . . . .
. . . . . .
. . . . . .
. . . . . .
. . . . . .
. . . . . .
. . . . . .
. . . . . .
. . . . . .
. . . . . .
. . . . . .
. . . . . .
. . . . . .
. . . . . .
. . . . . .
. . . . . .
. . . . . .
. . . . . .
. . . . . .
3 3 3 3 4 4 5
. . . . . .
. . . . . .
. . . . . .
. . . . . .
. . . . . .
. . . . . .
. . . . . .
4 Mˇ eˇ ren´ı
5
5 Z´ avˇ er
6
6 Pˇ r´ıloha 6.1 Sch´ema zapojen´ı . . . . . . . . . . . . 6.2 Seznam souˇc´ astek . . . . . . . . . . . . 6.3 Osazovac´ı pl´ anky . . . . . . . . . . . . 6.3.1 Strana souˇc´ astek . . . . . . . . 6.3.2 Strana spoj˚ u . . . . . . . . . . 6.4 V´ ykresy ploˇsn´eho spoje v mˇeˇr´ıtku 1:1 6.4.1 Strana souˇc´ astek . . . . . . . . 6.4.2 Strana spoj˚ u . . . . . . . . . .
. . . . . . . .
. . . . . . . .
. . . . . . . .
. . . . . . . .
. . . . . . . .
1
. . . . . . . .
. . . . . . . .
. . . . . . . .
. . . . . . . .
. . . . . . . .
. . . . . . . .
. . . . . . . .
. . . . . . . .
. . . . . . . .
. . . . . . . .
. . . . . . . .
. . . . . . . .
. . . . . . . .
. . . . . . . .
. . . . . . . .
. . . . . . . .
. . . . . . . .
. . . . . . . .
. . . . . . . .
. . . . . . . .
. . . . . . . .
. . . . . . . .
. . . . . . . .
. . . . . . . .
. . . . . . . .
. . . . . . . .
. . . . . . . .
7 . 7 . 8 . 9 . 9 . 9 . 10 . 10 . 10
1
Zad´ an´ı
Navrhnˇete koncepci a realizujte prototyp sn´ımaˇce polohy vyuˇz´ıvaj´ıc´ıho dvouos´ y akcelerometr. Na z´akladˇe proveden´ ych mˇeˇren´ı zhodnot’te pouˇzitelnost akcelerometr˚ u pro urˇcov´an´ı polohy.
2 2.1
Hardwarov´ aˇ c´ ast MEMS Akcelerometr ADXL203
Obr´ azek 1: Blokov´e sch´ema akcelerometru ADXL203 ADXL203 je monolitick´ y integrovan´ y obvod obsahuj´ıc´ı kapacitn´ı senzor zrychlen´ı a obvody pro pˇredzpracov´ an´ı sign´ alu. V´ ystupem je analogov´ y napˇet’ov´ y sign´al u ´mˇern´ y zrychlen´ı. Integrovan´ y obvod ADXL203 je urˇcen pro mˇeˇren´ı kladn´ ych i z´ aporn´ ych zrychlen´ı v rozsahu ±1,7 g. Senzor zrychlen´ı je vyroben technologi´ı mikroobr´abˇen´ı. Pro mˇeˇren´ı zrychlen´ı se vyuˇz´ıv´a setrvaˇcnosti hmoty. V´ ychylka pohybliv´e elektrody m´ a za n´ asledek zmˇenu jej´ı kapacity v˚ uˇci elektrod´am pevn´ ym. Na jednotliv´e pevn´e elektrody jsou pˇrivedeny obd´eln´ıkov´e sign´aly vz´ajemnˇe posunut´e o 180°. Rozv´ aˇzen´ı diferenci´ aln´ıho kondenz´ atoru vede k zmˇenˇe amplitudy budic´ıho sign´alu. Zmˇena je pˇr´ımo u ´mˇern´a zrychlen´ı. K vyhodnocen´ı velikosti a smˇeru zrychlen´ı je pouˇzit f´azovˇe citliv´ y demodul´ator. V´ ystup demodul´atoru je zes´ılen a vyveden z ˇcipu pˇres rezistor 32 kΩ, kter´ y spoleˇcnˇe s extern´ım kondenz´atorem definuje ˇs´ıˇrku p´asma v´ ystupn´ıho sign´ alu. Pouˇzit´ y kondenz´ ator kapacity 100 n odpov´ıd´a ˇs´ıˇrce p´asma 50 Hz. ±1,7 g (1000 ± 40)√mV/g 110 µg/ Hz 2,5 kHz X, Y 3 V aˇz 6 V
Mˇeˇric´ı rozsah Citlivost ˇ Sum Max. ˇs´ıˇrka p´asma Osy Nap´ ajec´ı napˇet´ı
Tabulka 1: Parametry akcelerometru ADXL203
2.2
Nap´ ajec´ı ˇ c´ ast
Akcelerometrov´ a myˇs je nap´ ajena stejnosmˇern´ ym napˇet´ım 5 V poskytovan´ ym USB ˇradiˇcem osobn´ıho poˇc´ıtaˇce. Toto napˇet´ı je svou velikost´ı a ˇsumem nevhodn´e pro pˇr´ım´e nap´ajen´ı jednotliv´ ych ˇc´ast´ı, proto je d´ale upraveno, coˇz je rozebr´ ano v n´ asleduj´ıc´ıch sekc´ıch. 2.2.1
Nap´ ajen´ı jednoˇ cipov´ eho mikrokontrol´ eru
Pouˇzit´ y jednoˇcipov´ y mikrokontrol´er AT91SAM7S64 vyˇzaduje pro svou ˇcinnost nap´ajec´ı napˇet´ı 3,3 V pro periferie a 1,8 V pro j´ adro. Napˇet´ı 3,3 V je stabilizov´ano z napˇet´ı 5 V poskytovan´eho USB. Pouˇzit je line´ arn´ı n´ızko´ ubytkov´ y stabiliz´ ator TPS77633 s rychlou odezvou. Napˇet´ı 1,8 V je stabilizov´ano z 3,3 V integrovan´ ym line´ arn´ım stabiliz´ atorem v samotn´em mikrokontrol´eru.
2
2.2.2
Nap´ ajen´ı analogov´ eˇ c´ asti
Pro co nejlepˇs´ı funkci analogov´e ˇc´ asti je zapotˇreb´ı zajistit stabiln´ı napˇet´ı 5 V s n´ızk´ ym ˇsumem. To je z napˇet´ı USB z´ısk´ av´ ano ve dvou kroc´ıch. Nejprve je napˇet´ı 5 V z USB zv´ yˇseno na 6,96 V DC/DC mˇeniˇcem s obvodem LM2731Y pracuj´ıc´ım na konstantn´ım kmitoˇctu 650 kHz. V´ ystupn´ı napˇet´ı mˇeniˇce je filtrov´ano LC ˇcl´ankem s mezn´ım kmitoˇctem 1,87 kHz a d´ ale RC ˇcl´ ankem s mezn´ım kmitoˇctem 339 Hz. Pot´e je vyfiltrovan´e napˇet´ı stabilizov´ ano na poˇzadovan´ ych 5 V n´ızko´ ubytkov´ ym line´arn´ım stabiliz´atorem s n´ızk´ ym v´ ystupn´ım ˇsumem LT1761.
2.3
Analogov´ aˇ c´ ast
Do analogov´e ˇca´sti patˇr´ı v´ yˇse popsan´ y akcelerometr ADXL203 a dva A/D pˇrevodn´ıky AD7790. Ty slouˇz´ı k digitalizaci analogov´eho v´ ystupu akcelerometru. Obvod AD7790 obsahuje 16-ti bitov´ y A/D pˇrevodn´ık typu sigma-delta 1. ˇr´adu s jedn´ım diferenci´ aln´ım vstupem. Pro zv´ yˇsen´ı vstupn´ı impedance je moˇzno na vstup volitelnˇe pˇripojit diferenci´aln´ı sledovaˇc. D´ale obvod obsahuje intern´ı oscil´ ator, digit´ aln´ı zesilovaˇc s programovateln´ ym zes´ılen´ım a ˇradiˇc sbˇernice SPI. V´ ystupy akcelerometr˚ u jsou pˇripojeny na neinvertuj´ıc´ı vstupy A/D pˇrevodn´ık˚ u. Na invertuj´ıc´ı vstupy je pˇripojeno napˇet´ı 2,5 V, kter´e odpov´ıd´ a hodnotˇe v´ ystupu akcelerometru pˇri nulov´em zrychlen´ı. Velikosti referenˇcn´ıho napˇet´ı Uref = 2 V a napˇet´ı invertuj´ıc´ıch vstup˚ u 2,5 V jsou pˇr´ımo u ´mˇern´e velikosti nap´ ajec´ıho napˇet´ı stejnˇe jako v´ ystupn´ı napˇet´ı akcelerometru. To je v´ yhodn´e pro potlaˇcen´ı vliv˚ u zp˚ usoben´ ych kol´ıs´ an´ım nap´ ajec´ıho napˇet´ı. Oba pˇrevodn´ıky jsou pˇripojeny na SPI sbˇernici, kter´a slouˇz´ı ke komunikaci s ˇr´ıdic´ım mikrokontrol´erem. Na jednotliv´ ych vodiˇc´ıch sbˇernice jsou pro potlaˇcen´ı vysokofrekvenˇcn´ıho ruˇsen´ı zaˇrazeny 22Ω rezistory. ˇ ıdic´ı mikrokontrol´er sice obsahuje integrovan´ R´ y A/D pˇrevodn´ık, ten vˇsak nen´ı pouˇzit z d˚ uvodu nedostateˇcn´e pˇresnosti (n´ızk´e rozliˇsen´ı, moˇzn´e ruˇsen´ı z digit´ aln´ı ˇc´asti mikrokontrol´eru a tak´e kv˚ uli typu pˇrevodn´ıku). D˚ uvodem pro pouˇzit´ı dvou samostatn´ ych A/D pˇrevodn´ık˚ u je fakt, ˇze sign´al na vstupu bˇeˇzn´ ych v´ıcekan´alov´ ych pˇrevodn´ık˚ u je multiplexov´ an, coˇz m˚ uˇze v´est ke ztr´ atˇe uˇziteˇcn´ ych dat. Dalˇs´ım d˚ uvodem je omezen´a rychlost pˇrevodn´ık˚ u sigma-delta 1. ˇr´ adu, pˇriˇcemˇz pouˇzit´ı rychlejˇs´ıho pˇrevodn´ıku sigma-delta 2. ˇr´adu by bylo spojeno s n´ar˚ ustem chyby mˇeˇren´eho napˇet´ı, resp. zrychlen´ı.
2.4
ˇ ıdic´ı mikrokontrol´ R´ er
´ Ukolem mikrokontrol´eru je sbˇer namˇeˇren´ ych dat z A/D pˇrevodn´ık˚ u, jejich zpracov´an´ı a odes´ıl´an´ı po USB sbˇernici pˇripojen´emu osobn´ımu poˇc´ıtaˇci. Zvolen byl mikrokontrol´er Atmel AT91SAM7S64, zejm´ena kv˚ uli integrovan´emu ˇradiˇci USB, n´ızk´e cenˇe a znaˇcn´e popularitˇe t´eto rodiny mikrokontrol´er˚ u. Jedn´a se o mikrokontrol´er s 32-bitov´ ym RISC j´adrem ARM7TDMI von Neumannovi architektury, 64 kB flash pamˇeti programu, 16 kB RAM a mnoˇzstv´ım periferi´ı. Z´apis do pamˇeti flash programu lze prov´est pˇres rozhran´ı JTAG, kter´e je spolu s ladic´ım UARTem vyvedeno na 10 pinov´ y konektor.
3 3.1
Softwarov´ aˇ c´ ast Mikrokontrol´ er
Program pro ˇr´ıdic´ı mikrokontrol´er je naps´ an v jazyce C s vyuˇzit´ım v´ yvojov´ ych n´astroj˚ u GNU Toolchain for ARM Processors. 3.1.1
Z´ısk´ an´ı dat z akcelerometru
Oba A/D pˇrevodn´ıky pracuj´ı v reˇzimu kontinu´aln´ıho mˇeˇren´ı s frekvenc´ı pˇrevodu 120 Hz. Ostatn´ı nastaven´ı pˇrevodn´ıku jsou ponech´ ana ve v´ ychoz´ım nastaven´ı. V obsluze pˇreruˇsen´ı ˇcasovaˇce s frekvenc´ı 200 Hz je prov´adˇeno ˇcten´ı Status registru postupnˇe obou pˇrevodn´ık˚ u. ych dat, je provedeno jejich ˇcten´ı a n´asledn´e V pˇr´ıpadˇe, ˇze bit RDY Status registru indikuje pˇripravenost nov´ zpracov´ an´ı. 3.1.2
Zpracov´ an´ı namˇ eˇ ren´ ych dat
Prvn´ım krokem je pˇrevod digitalizovan´eho napˇet´ı na zrychlen´ı v m.s−2 podle n´asleduj´ıc´ıho vztahu a = (U − U0 ) · K · g = (X − X0 ) ·
3
2Uref ·K ·g 2n
kde a je v´ ysledn´e zrychlen´ı v m.s−2 , U v´ ystupn´ı napˇet´ı akcelerometru ve V, U0 v´ ystupn´ı napˇet´ı akcelerometru pˇri nulov´em zrychlen´ı ve V, K citlivost akcelerometru ve V/g a g t´ıhov´e zrychlen´ı v m.s−2 , X v´ ystupn´ı hodnota A/D pˇrevodn´ıku, X0 v´ ystupn´ı hodnota A/D pˇrevodn´ıku pˇri nulov´em zrychlen´ı, Uref referenˇcn´ı napˇet´ı A/D pˇrevodn´ıku, n rozliˇsen´ı pˇrevodn´ıku v bitech, V naˇsem pˇr´ıpadˇe Uref = 2 V, n = 16, K = 1 V/g a g = 9,81. Druh´ ym krokem je v´ ypoˇcet rychlosti numerickou integrac´ı lichobˇeˇzn´ıkovou metodou vk = vk−1 +
ak + ak−1 ak + ak−1 · T = vk−1 + 2 2f
kde vk je rychlost v m.s−1 v k-t´em kroku, vk−1 je rychlost v m.s−1 v (k-1)-n´ım kroku, a zrychlen´ı v m.s−2 , T perioda vzorkov´ an´ı a f frekvence vzorkov´ an´ı. Pro u ´ˇcely grafick´eho zobrazen´ı je rychlost omezena na ±1 m.s−1 . Posledn´ım krokem je v´ ypoˇcet polohy numerickou integrac´ı lichobˇeˇzn´ıkovou metodou sk = sk−1 +
vk + vk−1 vk + vk−1 · T = sk−1 + 2 2f
Kv˚ uli grafick´e zobrazen´ı je poloha omezena na ±1 m. Stejn´ y postup je aplikov´ an pro oba kan´ aly, resp. obˇe souˇradn´e osy. 3.1.3
Kalibrace
Ke kalibraci nulov´eho zrychlen´ı doch´ az´ı vˇzdy po startu programu nebo pˇr´ıjmu poˇzadavku z PC. Kalibrace kaˇzd´eho kan´ alu spoˇc´ıv´ a ve zmˇeˇren´ı 128 vzork˚ u a proveden´ı jejich aritmetick´eho pr˚ umˇeru. V´ ysledn´a hodnota X0 je prohl´ aˇsena za hodnotu odpov´ıdaj´ıc´ı nulov´emu zrychlen´ı. V pˇr´ıpadˇe kalibrace 1 g pro obˇe souˇradn´e osy je postup obdobn´ y. Kalibrace je zah´ajena po naklonˇen´ı myˇsi do svisl´e polohy v pˇr´ısluˇsn´e ose a odesl´ an´ı poˇzadavku z PC.
3.2
Komunikace pˇ res USB
Komunikace je postavena na tˇr´ıdˇe Communication Device Class (CDC). Implementace komunikaˇcn´ıho rozhran´ı vych´ az´ı z AT91 USB frameworku poskytnut´eho spoleˇcnost´ı Atmel. Ze strany hostitelsk´eho PC se k zaˇr´ızen´ı pˇristupuje jako k s´eriov´emu portu. K tomu je zapotˇreb´ı zav´est odpov´ıdaj´ıc´ı ovladaˇc zaˇr´ızen´ı. To v prostˇred´ı GNU/Linux znamen´ a zav´est modul usbserial” pˇr´ıkazem modprobe usbserial vendor=0x03EB product=0x6119. ” Data jsou pˇren´ aˇsena pomoc´ı paket˚ u sest´ avaj´ıc´ıch z n´asleduj´ıc´ıch poloˇzek hlaviˇcka
znaˇcka zaˇc´ atku paketu, vˇzdy 0xCA
verze
verze datagramu, nyn´ı 0x01
typ
typ datagramu, 0x01 pro CommandStream, 0x02 pro IsochronousStream
pˇr´ıznaky
rezervov´ ano pro pozdˇejˇs´ı vyuˇzit´ı
index
ˇc´ıslo paketu, zat´ım nevyuˇzito
zdroj. port rozliˇsen´ı odesilatele (program / komponenta programu) c´ıl. port
rozliˇsen´ı pˇr´ıjemce (program / komponenta programu)
typ c´ıle
identifikaˇcn´ı ˇc´ıslo pˇr´ıjemce
d´elka dat
poˇcet byt˚ u datov´eho segmentu
data
vlastn´ı data
CRC16
kontroln´ı souˇcet cel´eho datagramu
V z´ avislosti na typu dat lze volit mezi dvˇema typy datov´ ych proud˚ u (CommandStream a IsochronousStream). CommandStream je prim´ arnˇe urˇcen pro pˇrenos ˇr´ıdic´ıch povel˚ u. Kaˇzd´ y datagram odpov´ıd´a jednomu povelu. V pˇr´ıpadˇe pˇr´ıjmu v´ıce povel˚ u jsou tyto ˇrazeny do fronty a prov´adˇeny v poˇrad´ı, v jak´em byly pˇrijaty. IsochronousStream zajiˇst’uje pˇrenos dat, pˇriˇcemˇz jeho prioritou je zajiˇstˇen´ı aktu´alnosti dat, ne bezchybn´e doruˇcen´ı vˇsech dat.
4
3.3
Osobn´ı poˇ c´ıtaˇ c
Program pro osobn´ı poˇc´ıtaˇc slouˇz´ı k odes´ıl´ an´ı ˇr´ıdic´ıch povel˚ u a grafick´emu zn´azornˇen´ı namˇeˇren´ ych hodnot polohy, rychlosti a zrychlen´ı.
Obr´ azek 2: Sn´ımek obrazovky programu pro PC Komunikace s myˇs´ı se prov´ ad´ı prostˇrednictv´ım ovl´adac´ıch prvk˚ u v panelu na lev´e stranˇe okna. K zaˇr´ızen´ı se lze pˇripojit stiskem tlaˇc´ıtka Pˇripojit. Po pˇripojen´ı je zah´ajeno ˇcten´ı a grafick´e zn´azornˇen´ı mˇeˇren´ ych dat. Grafick´e zn´ azornˇen´ı je prov´ adˇeno v hlavn´ı ˇc´ asti okna. Poloha je zn´azornˇena ˇcerven´ ym kˇr´ıˇzem, rychlost zelenou ˇsipkou a zrychlen´ı modrou ˇsipkou. Jednotliv´e ukazatele je moˇzno deaktivovat ovl´adac´ımi prvky pod hlavn´ı ˇc´ ast´ı okna. V pˇr´ıpadˇe potˇreby lze spustit v´ yˇse popsan´e kalibrace nebo se od zaˇr´ızen´ı odpojit. V lev´e doln´ı ˇc´asti okna jsou zobrazov´ any zpr´ avy pˇrijat´e od myˇsi a je zde moˇzn´e pˇr´ıkazy odes´ılat. Program je vytvoˇren v jazyce C++ s vyuˇzit´ım Qt toolkitu a odladˇen pro operaˇcn´ı syst´em GNU/Linux.
4
Mˇ eˇ ren´ı
Omezuj´ıc´ım faktorem pouˇzit´ı akcelerometr˚ u pro urˇcov´an´ı polohy je ˇsum v´ ystupn´ıho sign´alu, jehoˇz negativn´ı vliv na pˇresnost urˇcen´ı polohy je umocnˇen dvojn´ asobnou integrac´ı mˇeˇren´eho zrychlen´ı. Abychom se pˇresvˇedˇcili, zda je i pˇres tento vliv prototyp akcelerometrov´e myˇsi pouˇziteln´ y pro urˇcov´an´ı polohy, bylo provedeno n´asleduj´ıc´ı mˇeˇren´ı. Prototyp byl ponech´ an v klidu na pevn´e rovn´e podloˇzce a zkalibrov´an. Byla mˇeˇrena doba, za kterou absolutn´ı hodnota chyby polohy narostla na 10 cm. Bylo provedeno celkem 10 mˇeˇren´ı, pˇred zah´ajen´ım kaˇzd´eho z nich byla provedena opˇetovn´ a kalibrace nulov´eho zrychlen´ı. V´ ysledky mˇeˇren´ı jsou v n´asleduj´ıc´ı tabulce.
5
ˇ ıslo mˇeˇren´ı C´ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Pr˚ um. doba t¯ [ms]
Doba t [ms] 16861 17558 16438 18975 10784 19621 16197 26670 19957 14552 17761
Tabulka 2: Namˇeˇren´e hodnoty
5
Z´ avˇ er
V r´ amci tohoto projektu byl navrˇzen a zkonstruov´an prototyp akcelerometrov´e myˇsi urˇcuj´ıc´ı svou polohu dvoj´ı integrac´ı mˇeˇren´eho zrychlen´ı. Zrychlen´ı je mˇeˇreno dvouos´ ym MEMS akcelerometrem ADXL203 jehoˇz v´ ystupn´ı napˇet´ı je digitalizov´ ano dvojic´ı 16-ti bitov´ ych sigma-delta pˇrevodn´ık˚ u 1. ˇr´adu. Digitalizovan´ y sign´al je zpracov´an jednoˇcipov´ ym mikrokontrol´erem AT91SAM7S64. Ten mimo to zajiˇst’uje komunikaci s hostitelsk´ ym osobn´ım poˇc´ıtaˇcem pˇres sbˇernici USB, pˇres kterou je prototyp tak´e nap´ ajen. Poˇc´ıtaˇc namˇeˇren´a data graficky zn´azorˇ nuje a umoˇzn ˇuje odes´ıl´ an´ı ˇr´ıdic´ıch povel˚ u. Na z´ akladˇe v´ ysledk˚ u v´ yˇse popsan´eho mˇeˇren´ı je moˇzno usoudit, ˇze navrˇzen´ y prototyp akcelerometrov´e myˇsi nen´ı pouˇziteln´ y pro urˇcov´ an´ı polohy bez periodick´e kalibrace za pomoci u ´daj˚ u z dalˇs´ıho sn´ımaˇce. Nejvˇetˇs´ı mˇerou se na ˇspatn´e pouˇzitelnosti pod´ıl´ı ˇsum na v´ ystupu akcelerometru, kter´ y je dvakr´at integrov´an. Druh´ ym zdrojem chyb mˇeˇren´ı je omezen´ı ˇs´ıˇrky p´ asma v´ ystupu akcelerometru zp˚ usobuj´ıc´ı zkreslen´ı mˇeˇren´eho sign´alu. Hodnota integr´ alu zkreslen´eho sign´ alu je jin´ a neˇz sign´ alu p˚ uvodn´ıho, coˇz vede k chybn´emu vyhodnocen´ı rychlosti maj´ıc´ı za n´ asledek pohyb kurzoru i po zastaven´ı myˇsi.
6
6 6.1
Pˇ r´ıloha Sch´ ema zapojen´ı
7
6.2
Seznam souˇ c´ astek Oznaˇcen´ı C1 C12 C13, C14 C15, C17 C16 C18, C22 C19-C21, C23, C24, C26-C32 C2, C7 C3, C9 C4 C5 C6, C8, C10, C11, C25 D1 D2 D3 F1 IC1 IC2 IC3 IC4 IC5, IC7 IC6 L1, L3 L2 Q1 R1, R5 R13 R14 R15 R16, R17 R18 R2 R3 R4 R6 R7, R8 R9, R10, R11, R12 RN1 T1 X1 X2
Ks 1 1 2 2 1 2 12 2 2 1 1 5 1 1 1 1 1 1 1 1 2 1 2 1 1 2 1 1 1 2 1 1 1 1 1 2 4 1 1 1 1
Hodnota 1n 33p 15p 100n 100u 22u 100n 10n 8p2 390p 22u 10u BAS85 LED LED 100uA LM2731Y LT1761 TPS77633 AT91SAM7S64 AD7790 ADXL203 10u 330u 18.432Mhz 1k5 4k3 22R 3k3 270R 1k 47R 51k 62k 13k3 27R 10k 22R SI2301
8
Pouzdro SMD 0603 SMD 0603 SMD 0603 SMD 0805 SMD C SMD A SMD 0603 SMD 0603 SMD 0603 SMD 0603 SMD B SMD 0805 SOD80C SMD 1206 SMD 1206 SMD 1210 SOT23-5 SOT23-5 SOIC 8 LQFP64 MSOP RM-10 LCC E-8 SMD 1210 SMD 1210 HC49S SMD 0603 SMD 0603 SMD 0603 SMD 0603 SMD 0603 SMD 0603 SMD 0805 SMD 0603 SMD 0603 SMD 0603 SMD 0603 SMD 0603 4R-N0603-ARC SOT23 MA04-1W 53047-10
Pozn´amka
Tantal 6,3 V Tantal 6,3 V
Ker. NPO Tantal 10 V Ker. X5R ˇ Cerven´ a ˇ Zlut´a Polyswitch Lze nahradit LT3460 Lze nahradit LP2985
Murata LQH3C10UH Murata LQH3N330UH
1% 1% 1%
Pinov´a liˇsta 1-ˇrad´a, 90° Molex 1,25mm 10 pin˚ u
6.3
Osazovac´ı pl´ anky
6.3.1
Strana souˇ c´ astek
6.3.2
Strana spoj˚ u
9
6.4
V´ ykresy ploˇ sn´ eho spoje v mˇ eˇ r´ıtku 1:1
6.4.1
Strana souˇ c´ astek
6.4.2
Strana spoj˚ u
10
